定向战斗部破片飞散的数值模拟及实验研究(2)
1.1.3 破片飞散特性概述 3
1.2 国内外发展状况 3
1.2.1展开式定向战斗部的国内外研究现状 4
1.2.2 定向战斗部破片飞散国内外研究现状 4
1.3研究内容及方法 5
2 预制破片飞散特性理论分析 7
2.1 破片初速 7
2.2 破片速度衰减 7
2.3 破片的飞散角 8
3.展开式定向战斗部破片飞散特性数值模拟研究 11
3.1几何模型的建立与相关软件算法的介绍 11
3.1.1几何模型 11
3.1.2 LS-DYNA软件简介 12
3.1.3 ALE算法简介 13
3.2 材料模型及状态方程 14
3.2.1 Johnson-cook模型 15
3.2.2 Gruneisen状态方程 15
3.2.3 JWL物态方程 15
3.2.4 Lee-Tarver模型 16
3.3模型材料及状态方程参数 16
3.4 数值仿真 17
3.4.1 圆弧破片排布外形条件下不同展开角度的分析结果 17
3.4.2 直线破片排布外形条件下不同展开角度的分析结果 23
3.5本章小结 28
4 展开式定向战斗部破片飞散特性试验研究 29
4.1 实验原理 29
4.2 实验结果及数据分析 31
4.2.1 破片的空间分布 32
4.2.2 破片速度分布 33
1 引言
1.1研究背景
1.1.1 研究背景
普通杀伤战斗部一般为中心轴对称结构，且采用中心起爆方式引爆主装药，破片沿着径向均匀飞散，因此只有很少一部分破片朝着目标方向飞散。一般情况下，飞向目标方向的破片数量仅仅为引爆战斗部产生总破片数的1/12~1/8[1]，而绝大部分的破片成为了无效破片，造成战斗部装药毁伤效率和破片利用率均处于较低水平，还造成不必要的浪费。为了解决发散型战斗部在毁伤效应的不足之处，国内外各个国家便开始寻求提高发散型战斗部的毁伤效应，其中定向战斗部便是一种很好的解决方法。在20世纪50年代阶段，美国最先提出了有关定向战斗部一些概念，包括把战斗部炸药能量集中在具体的一个方向上，这样不仅大大提高炸药能量利用率[2]，大大减少了战斗部上的不必要浪费。在破片的杀伤、毁伤作用中，对于发散型战斗部，主要是控制破片集中飞向目标，增大目标区域的破片密度数，增加发散型战斗部的毁伤、杀伤效益。这是一种新型的战斗部技术，有效的改善了发散型战斗部破片飞散的分布特性，同时提高了对作战目标的毁伤效益和杀伤威力。
通过不同的分类标准将定向战斗部分为多种类型。其中以结构形式区分为例，可以将定向战斗部分为中心起爆式、偏心起爆式、破片芯式、定角飞散式和可爆炸变形式、展开式和随动式等多种。不同的结构型式在各自应用领域及所产生的效果各有差异，其中中心和偏心起爆式、随动式和爆炸变形式定向战斗部的密度增益不高；破芯式、定角飞散式和展开式具有很高的密度增益，对作战目标的密度覆盖率效果明显，满足让定向战斗部在破片密度分布上的要求；破芯式定向战斗部的装药利用率低，产生的破片初速低，对目标的杀伤力小；展开式定向战斗部有较高的装药量使用率，对爆轰产物为破片提供初速度的效果增益明显；定角飞散式定战斗部结构构成相对于展开式比较复杂，应用范围比较小。总之而言，展开式定向战斗部在各个区域的定向战斗部的分类里占着十分不可替代的作用。在本次课题的破片飞散数值仿真中选用的为展开式定向战斗部。
上一篇：旋转发动机试验台测试系统设计